CN108790211B - 复合材料进气道制备方法及复合材料进气道 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种复合材料进气道制备方法及复合材料进气道。该制备方法包括如下步骤：a)、在阴模上铺贴至少一层预浸料，形成预浸料层；b)、在预浸料层内放置气囊，并完成合模；c)、向气囊内充气至预设压力，将预浸料层挤压于气囊的外表面与阴模的内表面之间；d)、将步骤c)中合模后的模具整体进行固化处理；e)、泄掉气囊内压力，并进行开模，脱出制备的复合材料进气道坯体。本发明通过该制备方法制备的复合材料进气道可应用于例如飞艇等浮空器上具有质量轻，加工难度低，耐候性强等优点，可以在提高浮空器的续航能力。

Description

复合材料进气道制备方法及复合材料进气道

技术领域

本发明涉及空间技术领域，更具体地，涉及一种复合材料进气道制备方法及复合材料进气道。

背景技术

传统的浮空器，例如飞艇的进气道用金属材料制备。

现有的这种进气道，虽然能保持一定的结构强度，但是其质量大，增加了浮空器的整体质量，不利于浮空器的续航能力的提升。并且，由于加工难度大，加工质量难以保证，大大增加了制造成本。另一方面，金属制成的进气道的耐候性能不佳，难以适应浮空器运行的复杂多变的高空环境。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供复合材料进气道制备方法及复合材料进气道，以解决现有技术中存在的问题。

根据本发明的第一方面，提供一种复合材料进气道制备方法，包括如下步骤：

a)、在阴模上铺贴至少一层预浸料，形成预浸料层；

b)、在所述预浸料层内放置气囊，并完成合模；

c)、向所述气囊内充气至预设压力，将所述预浸料层挤压于所述气囊的外表面与所述阴模的内表面之间；

d)、将所述步骤c)中合模后的模具整体进行固化处理；

e)、泄掉所述气囊内压力，并进行开模，脱出制备的复合材料进气道坯体。

优选地，还包括如下步骤：

在所述步骤a)之前，首先在所述阴模的内表面上刷涂多层脱胶剂，各层所述脱胶剂在刷涂后分别进行预设时长的干燥。

优选地，内层所述脱胶剂的干燥时间大于20分钟，最外层所述脱胶剂的干燥时间大于40分钟。

优选地，所述脱胶剂干燥后，在所述脱胶剂上铺贴脱模布层，

其中，所述脱模布层的由多块脱模布对接而成，并且对接缝隙小于等于1mm，各块所述脱模布的面积大于等于10cm²。

优选地，所述预浸料包括第一层预浸料和第二层预浸料，所述步骤a)包括：

将各层待铺贴的所述预浸料的原材料分别进行解冻；

将解冻的各层所述预浸料的原材料按需分别进行裁切；

将裁切后的第一层预浸料和第二层预浸料依次铺贴于所述阴模上，形成层叠设置的第一层预浸料和第二层预浸料。

优选地，所述第一层预浸料为环氧/双马/氰酸酯碳纤预浸料，所述第二层预浸料为环氧/双马/氰酸酯石英预浸料。

优选地，在铺贴完各层预浸料后，分别进行抽真空处理。

优选地，所述步骤b)中，在所述预浸料层内放置气囊后，再在气囊中的中间位置放入芯模，然后再完成合模。

优选地，所述预设压力值为0.4-0.6Mpa。

优选地，所述固化处理中的固化温度为100-220℃，固化时长为2-9小时。

优选地，所述步骤还包括：

在所述步骤e)之后，将制备的复合材料进气道坯体表面进行打磨，制得所述进气道。

根据本发明的第二方面，提供一种复合材料进气道，其采用所述的制备方法制成。

根据本发明提供的复合材料进气道制备方法及复合材料进气道，气囊成型脱模简单，气囊可反复使用，成型压力均匀且可根据复合材料进气道的要求进行合理调节，降低了制造成本和制造难度。相对水溶芯模等模具，采用该种组合模具形式的制备方法具有成本低，成型简单，可反复利用的优点。通过该制备方法制备的复合材料进气道可应用于例如飞艇等浮空器上，在保持结构强度，满足正常使用要求的情况下，具有质量轻，加工难度低，耐候性强等优点，可以在提高浮空器的续航能力。

附图说明

通过以下参照附图对本发明实施例的描述，本发明的上述以及其他目的、特征和优点将更为清楚。

图1示出了根据本发明实施例的复合材料进气道制备方法的流程图。

图2示出了根据本发明实施例的复合材料进气道制备方法的合模结构的横截面示意图。

图3示出了根据本发明实施例的复合材料进气道制备方法的步骤S2)的流程图。

图中：阴模1、芯模2、气囊3、上盖41、下盖42、预浸料层5、冲压口61、泄压口62、紧固螺钉7。

具体实施方式

以下将参照附图更详细地描述本发明的各种实施例。在各个附图中，相同的元件采用相同或类似的附图标记来表示。为了清楚起见，附图中的各个部分没有按比例绘制。

图1示出了根据本发明实施例的复合材料进气道制备方法的流程图。图2示出了根据本发明实施例的复合材料进气道制备方法的合模结构示意图。制备的复合材料进气道可用于作为，例如飞艇等浮空器上的进气道。

如图1-2所示，根据本发明实施例的复合材料进气道制备方法包括如下步骤：

S1)、对阴模1表面进行处理，以增强后期脱模效果。

该步骤中，涂刷脱胶剂时，需确保阴模1表面温度大于一定的温度值，这里要求≥15℃。涂刷脱胶剂，需确认工装表面清洁干燥。用无尘布蘸取脱胶剂，在模具表面进行均匀涂刷。为了保持不漏涂，不保证一定的涂敷厚度，需进行多遍涂刷，可选为涂刷2-3遍。每层脱胶剂涂刷均匀，例如在多个方向进行交叉涂刷，确保涂刷均匀，若有脱胶剂施加过量，需用干净布从模具上擦去。其中，内层脱胶剂，涂刷完毕至少干燥20min；施加完最后一层，即最外层的脱胶剂后，需在空气中干燥至少40min。涂刷脱胶剂时，需保证现场通风良好，涂刷完毕并记录。所述脱胶剂干燥后，在所述脱胶剂上铺贴脱模布层，其中，所述脱模布层的由多块脱模布对接而成，并且对接缝隙小于等于1mm，各块所述脱模布的面积大于等于10cm²^。在模具上确定待制备复合材料进气道的工装线。

S2)、在阴模1上铺贴至少一层预浸料，形成预浸料层5。

该实施例中，需在阴极内表面上依次铺贴两层不同材质的预浸料。如图3所示，该步骤中，又包括如下步骤：

S21)、将各层待铺贴的所述预浸料的原材料分别进行解冻；

具体地，预浸料原材料取出后，放在洁净间内解冻，在解冻过程中需保持密封状态，防止其在使用前与外界接触，发生化学反应或者落入灰尘。搬运时注意轻拿轻放，避免磕碰材料。

解冻过程中，洁净间温度控制在18℃-24℃，当材料温度达到洁净间温度，具体可用用手摸上去没有和环境明显的温度差的方法来判定，并且在密封袋外膜擦干后无冷凝水产生时方能使用。对于解冻时间，在20℃±5℃情况下，解冻时间≥8h，而对于已经裁切完毕的预浸料解冻时间≥2小时。

S22)、将解冻的各层所述预浸料的原材料按需分别进行裁切；

具体地，按照产品的数字模型利用设计软件曲面展开，并裁切成对应的形状，以便于铺贴并形成复合材料进气道的圆筒形结构。

S23)、将裁切后的第一层预浸料和第二层预浸料依次铺贴于所述阴模1上，形成层叠设置的第一层预浸料和第二层预浸料；

具体地，所述第一层预浸料为环氧/双马/氰酸酯碳纤预浸料，所述第二层预浸料为环氧/双马/氰酸酯石英预浸料。将第一预浸料铺贴于阴模1的内表面上后，对该层预浸料用真空袋封装，并进行抽真空处理，以对第一层预浸料进行压实。然后，拆去真空袋，在第一层预浸料上铺贴第二层预浸料，并在第二层预浸料用真空袋封装，并进行抽真空处理，以对第二层预浸料进行压实，随后拆去真空袋。

S3)、在所述预浸料层5内放置气囊3，并完成合模。

具体地，在铺贴好两层预浸料的阴模1内放入气囊3，用于充入一定压力的气体后对预浸料层5进行加压。该气囊3充气后具体形状可为筒状，其材质可选为模具硅橡胶，气囊3尺寸根据具体需要，例如压力参数来确定。为了更好的实现对预浸料层5的加压作用，可在气囊3的内筒中放入芯模2，用于支撑充气后的气囊3。芯模2具体由钢材制成。放入芯模2后，扣合阴模1两端的的上盖41和下盖42，旋紧用于实现上盖41和下盖42与阴模1端面固定连接的紧固螺钉7，将螺钉旋紧至整个模具紧密结合，从而完成合模。此时，气囊3的充压口露出在上盖41的外部，泄压口62露出在下盖42的外部。

S4)、向所述气囊3内充气至预设压力，将所述预浸料层5挤压于所述气囊3的外表面与所述阴模1的内表面之间。

在该步骤中，关闭泄压口62，并向气囊3内充压至0.4-0.6Mpa，然后关闭充压口。此时，气囊3外表面紧紧将第一预浸料层5和第二预浸料层5挤压于阴模1的内表面上，从而实现对第一预浸料层5和第二预浸料层5的施压。

S5)、将合模后的模具整体进行固化处理。

在该步骤中，将合模后的模具整体放入烘箱中进行固化处理。在固化处理过程中，保持固化温度为100-220℃，固化时间为2-9小时。

S6)、泄掉所述气囊3内压力，并进行开模，脱出制备的复合材料进气道坯体。

在该步骤中，首先对固化处理后的模具整体进行冷却，然后从烘箱中取出。打开泄压口62，泄去气囊3内压力。然后，松开紧固螺钉7，打开上盖41和下盖42，依次取出气囊3、芯模2，最终脱出制备的复合材料进气道坯体。

S7)、将制备的复合材料进气道坯体表面进行打磨，制得所述进气道。

在该步骤中，选用180-240目砂纸对制备的复合材料进气道坯体的外表面进行打磨、修行，使其表面光滑，从而得到复合要求的复合材料进气道。

该申请中，气囊3成型脱模简单，气囊3可反复使用，成型压力均匀且可根据复合材料进气道的要求进行合理调节，降低了制造成本和制造难度。相对水溶芯模2等模具，采用该种组合模具形式的制备方法具有成本低，成型简单，可反复利用的优点。通过该制备方法制备的复合材料进气道可应用于例如飞艇等浮空器上，在保持结构强度，满足正常使用要求的情况下，具有质量轻，加工难度低，耐候性强等优点，可以在提高浮空器的续航能力。

应当说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

最后应说明的是：显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种复合材料进气道制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

a)、在阴模上铺贴至少一层预浸料，形成预浸料层；

b)、在所述预浸料层内放置气囊，并完成合模；

c)、向所述气囊内充气至预设压力，将所述预浸料层挤压于所述气囊的外表面与所述阴模的内表面之间；

d)、将所述步骤c)中合模后的模具整体进行固化处理；

e)、泄掉所述气囊内压力，并进行开模，脱出制备的复合材料进气道坯体；

其中，所述至少一层预浸料包括石英预浸料和碳纤预浸料，且所述碳纤预浸料对应所述复合材料进气道的外层结构，所述石英预浸料对应所述复合材料进气道的内表面结构，且所述石英预浸料和所述碳纤预浸料为环氧/双马/氰酸酯基体的预浸料；

所述方法还包括：在所述气囊的内筒中放入芯模，所述芯模用于支撑充气后的气囊；放入所述芯模后，扣合阴模两端的上盖和下盖，旋紧用于实现上盖和下盖与阴模端面固定连接的紧固螺钉，将所述紧固螺钉旋紧至整个模具紧密结合，从而完成合模。

2.根据权利要求1所述的复合材料进气道制备方法，其特征在于，所述方法还包括如下步骤：

在所述步骤a)之前，首先在所述阴模的内表面上刷涂多层脱胶剂，各层所述脱胶剂在刷涂后分别进行预设时长的干燥。

3.根据权利要求2所述的复合材料进气道制备方法，其特征在于，内层所述脱胶剂的干燥时间大于20分钟，最外层所述脱胶剂的干燥时间大于40分钟。

4.根据权利要求2所述的复合材料进气道制备方法，其特征在于，所述方法还包括如下步骤：

所述脱胶剂干燥后，在所述脱胶剂上铺贴脱模布层，

其中，所述脱模布层的由多块脱模布对接而成，并且对接缝隙小于等于1mm，各块所述脱模布的面积大于等于10cm²。

5.根据权利要求1所述的复合材料进气道制备方法，其特征在于，所述预浸料包括第一层预浸料和第二层预浸料，所述步骤a)包括：

将各层待铺贴的所述预浸料的原材料分别进行解冻；

将解冻的各层所述预浸料的原材料按需分别进行裁切；

将裁切后的第一层预浸料和第二层预浸料依次铺贴于所述阴模上，形成层叠设置的第一层预浸料和第二层预浸料。

6.根据权利要求1所述的复合材料进气道制备方法，其特征在于，在铺贴完各层预浸料后，分别进行抽真空处理。

7.根据权利要求1所述的复合材料进气道制备方法，其特征在于，

所述步骤b)中，在所述预浸料层内放置气囊后，再在气囊中的中间位置放入芯模，然后再完成合模。

8.根据权利要求1所述的复合材料进气道制备方法，其特征在于，

所述预设压力值为0.4-0.6Mpa。

9.根据权利要求1所述的复合材料进气道制备方法，其特征在于，

所述固化处理中的固化温度为100-220℃，固化时长为2-9小时。

10.根据权利要求1所述的复合材料进气道制备方法，其特征在于，所述方法还包括：

在所述步骤e)之后，将制备的复合材料进气道坯体表面进行打磨，制得所述进气道。

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